在众多金属氧化物中,二氧化锆以其优异的机械和化学稳定性而受到广泛的关注。现代工业中,ZrO2被应用于多个领域,例如高温氧化物燃料电池、气体传感器、金属表面的防腐蚀涂层以及金属-氧化物半导体器件中的绝缘层。其中,二氧化锆最重要的一个应用领域为多相催化。大量的研究表明ZrO2既可以作为活性组分催化反应的发生,又可以作为催化剂载体。Cu/ZrO2催化剂是工业中催化甲醇蒸汽重整的常用催化剂。此外,Zr02担载的Cu和Ag催化剂被研究用于CO2和H2合成甲醇的反应。不仅如此,Co/ZrO2和Ni/ZrO2催化剂在催化费托合成,CO的低温氧化,NOx的还原,甲烷二氧化碳重整以及乙醇的水汽重整反应中有着重要应用。因此,从原子尺度去理解金属和Zr02间的相互作用,对于发展高效的ZrO2担载的金属催化剂有着重要意义。本论文的主要工作如下所述：(1)通过同步辐射光电子能谱(SRPES),X射线光电子能谱(XPS)和低能电子衍射(LEED)技术,在超高真空原位条件下对Ag在ZrO2(111)薄膜表面的生长模式,电子结构以及热稳定性进行了研究。有序的ZrO2(111)薄膜通过在氧气氛中保持衬底温度～550 K利用电子束蒸发源将Zr,源,沉积到Pt(111)表面并伴随着后期真空中退火制备获得。研究结果表明Ag在ZrO2(111)薄膜表面呈现典型的近似固定岛密度的三维岛状生长(岛密度-2.0×1012cm-2)。XPS结果显示在生长过程中Ag 3d512向低结合能位移了0.5eV,用俄歇参数法分析发现结合能位移主要来自于终态屏蔽效应的贡献,说明Ag和衬底Z1O2(111)薄膜的相互作用较弱。此外,对不同覆盖度(0.3和1.0 ML)的Ag/ZrO2(111)模型催化剂进行退火,发现Ag纳米颗粒在ZrO2(111)薄膜表面经历先烧结后脱附的过程。(2)利用同步辐射光电子能谱,X射线光电子能谱以及程序升温脱附(TPD)研究了甲醇在ZrO2(111)薄膜,Cu/ZrO2(111))和Ag/ZrO2(111)模型催化剂表面的吸附和分解。在所有模型催化剂的表面,甲醇在110 K条件下形成多层吸附。随着温度的升高,多层吸附的甲醇在140 K时发生脱附,并伴随着化学吸附的甲氧基的生成。继续升高温度,甲氧基的分解则由于表面的不同而沿着不同的路径发生。在ZrO2(111)薄膜的表面,500 K以上时,甲氧基分解为CO和H2。在Cu/ZrO2(111)表面上,我们研究了Cu的覆盖度对甲氧基分解产物的影响。当Cu的覆盖度较低(～0.1 ML)时,甲氧基分解有两条途径：(1)生成甲酸盐物种,以CO2的形式从表面脱附；(2)甲氧基中的C-H键断裂,最后在表面留下痕量的C。当Cu的覆盖度为1 ML时,甲氧基只发生脱氢过程,生成甲醛,于230 K时从表面脱附。同时甲氧基进一步脱氢,生成痕量的C。在Ag/ZrO2(111)的表面,甲氧基重新复合为甲醇从表面脱附,说明甲醇在Ag/ZrO2(111)的表面为可逆吸附。(3)利用x射线光电子能谱,紫外光电子能谱(UPS)和低能电子衍射研究了Co和Ni在Zr02(111)薄膜表面的生长模式,界面相互作用和热稳定性。生长实验的结果表面Co和Ni在ZrO2(111)薄膜表面都遵循典型的S transki-Krasta.no v生长模型,并且二者生长曲线的拐点分别为0.5和0.7 ML。两种金属纳米颗粒都与衬底有着较强的相互作用。其中,Co在非常低覆盖度时(0.05 ML)和衬底发生了完整的电荷传递,被氧化为Co2+。而使用俄歇参数对Ni生长过程中Ni 2p谱结合能位移的分析发现在低的覆盖度时(0.05和0.10 ML),Ni和ZrO2(111)薄膜之间存在电荷传递,生成带部分正电的Niδ+。说明Co和Zr02衬底间的相互作用要强于Ni。最后,选取两种不同盖度的Co/ZrO2(111)和Ni/ZrO2(111)模型催化剂研究其热稳定性(Co：0.5和1.0 ML, Ni:0.05和0.5 ML)。在退火过程中,无论是Co还是Ni都被逐渐被氧化为Co2+和Ni2+,并伴随着Co和Ni向ZrO2晶格中的扩散。由于Ni与ZrO2的界面作用要弱于Co,因此当二者覆盖度同为0.5 ML时,退火过程中Co完全转化为C02+,而只有一部分的Ni氧化为Ni3+。